Giriş/Çıkış Arabirimi MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. Arabirim Özellikleri. Giriş/Çıkış Adresleri. G/Ç Arabirimlerinin Bağlanması

Transkript

1 Giriş/Çıkış Arabirimi MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ Doç.Dr. Şule Öğüdücü Giriş/Çıkış () arabirimi bilgisayar ve çevre birimleri arasında veri transferini sağlar. Çevre birimleri tuş, diyot, yazıcı, disk, teyp, klavye, A/D çevirici olabilir. 1 Yolu I/O Bus Denetim Yolu Tuş Takımı Yazıcı Manyetik disk Manyetik teyp Arabirim Özellikleri ve çevre birimleri arasındaki farklılıkları giderir. birimleri elektromekanik ve bellek elektronik ve çevre birimleri arasındaki veri akışını senkronize eder. birimleri daha yavaş ve çevre birimleri arasındaki veri akışı tek hat üzerinden ya da her bit için ayrı hatlar üzerinden sağlar. Seri İletişim Paralel İletişim Arabirimlerinin Bağlanması yolu Arabirimi 1 arabirimleri ve bellek için ortak yol Arabirimi 1 Arabirimi Bellek yolu Bellek 1 Bellek Arabirimi Bellek 1 Bellek Giriş/Çıkış Adresleri ve Çevre Birimleri Bağlantısı Yalıtılmış Haritası (Isolated I/O Map) arabirimleri için ayrı adres uzayı boyutları farklı olabilir Adres ve veri yolları ayrı ya da ortak olabilir ya da bellek için ayrı seçme hatları işlemleri için özel buyruklar Sınırlı sayıda işlem Bellek Haritalı (Memory Mapped I/O) arabirimleri ve bellekler aynı adres uzayını paylaşıyorlar. Adres ve veri yolları ortak arabirimi için bellek oku/yaz işlemi kullanılabiliyor. Bellek işlemleri için kullanılan buyruklar kullanılabiliyor. Bellek/GÇ Oku/Yaz Giriş birimleri Çıkış Birimleri AKÇ RAM Arabirim1 Arabirim

2 CS R RS0 RD WR Arabirimi Tamponu Zamanlama ve Denetim Programlanabilir arabirim: iletişimi iskeleler üzerinden yürütülür Durum kütüğü okunarak durum öğrenilir. Port A Port B Denetim Kütüğü Durum Kütüğü CS R RS0 Seçilen Kütük 0 x x Hiçbiri 0 Port A Port B Denetim Durum Denetim kütüğüne uygun veri yazılarak birimi denetlenir. Denetim Durum ve Arabirimi Programlanabilir transferi başlatıyor ve izliyor. Kesmeli çalışan birimi hazır olduğunda arabirimi kesme üreterek durumu bildiriyor. Doğrudan Bellek Erişimi Doğrudan bellek erişim (DMA) birimi arabirimi ve bellek arasında veri transferini sağlıyor ve Arabirimi Programlanabilir doğrudan işlemlerini kontrol eder Durumu okur, O/Y buyruklarını yürüterek veri iletişimini sağlar biriminin işlemi bitirmesini bekler birimi işlemini başlatır arabiriminin durum bitleri ayarlanır durum bitlerini periyodik olarak kontrol eder arabirimi kesme göndermez Asenkron Aktarımı MC680 Uyarı (Strobe) Yöntemi: Tek denetim sinyali kullanılır. başlatmalı Yolu Uyarı başlatmalı Yolu Uyarı UYARI UYARI 1 1 Valid Memory Address VMA çıkışı lojik 1 seviyesinde olduğu zaman dışındaki bütün birimlere adres yolunda geçerli bir adres olduğunu belirtir

3 MC680 Bellek Okuma Çevrimi MC680 Belleğe Yazma Çevrimi S0 S S S0 S S CLK CLK A 0 A 15 A 0 A 15 VMA VMA R/W R/W Asenkron Aktarımı El sıkışmalı (Handshaking) çalışma İki denetim sinyali kullanılır. tarafın kullandığı denetim sinyali (). tarafın kullandığı denetim sinyali (). Başlatmalı El Sıkışmalı Çalışma veriyi veri yoluna koyarak sinyalini etkin hale getiriyor. veriyi alarak sinyalini etkin hale getiriyor. sinyalini ilk konuma getiriyor. sinyalini ilk konuma getiriyor Başlatmalı El Sıkışmalı Çalışma sinyali ile veriyi almaya hazır olduğunu bildiriyor. veriyi veri yoluna koyarak sinyalini etkin hale getiriyor. veriyi alarak sinyalini ilk konumuna getiriyor. sinyalini ilk haline getiriyor Paralel İletişim Bütün bitler aynı anda iletilir. nin her bir biti için ayrı hat kullanılır. Ayrıca veri hatlarına ek olarak zamanlamayı ve verinin iletim yönünü belirleyen kontrol hatları, iletişim arabirimini adreslemek için adres hatları bulunmalıdır. Hazır 18 Al

4 Paralel İletişim Arabirimi (PİA) İlkel PİA İlkel alıcı PİA İlkel verici PİA Gelişmiş PİA İlkel PİA Üç konumlu kapılar kullanılabilir. (7L) Çıkış uçları nin veri yollarına, giriş uçları çevre birimine bağlanır. Denetim Girişi ne Aktarılması İlkel PİA Bağlantıları Saat işaretinin 1 den 0 a inmesiyle adres yoluna adres bilgileri koyulur. ADRES Adres bilgileri AKÇ devre tarafından çözülerek seçici işaret oluşturulur., ve işareti VE lenerek PİA için işareti oluşturulur. 1 ADRES YOLU Bellek- Adres Kod Çözücü İlkel PİA İlkel PİA ne Akatarılması Tutucu elemanlar kullanılabilir (7LS7) Giriş uçları nin veri yollarına, çıkış uçları çevre birimine bağlanır. Tutucu Denetimi Saat işaretinin 1 den 0 a inmesiyle adres yoluna adres bilgileri koyulur. ADRES Aktarılacak veri veri yoluna konur. Adres bilgileri AKÇ tarafından çözülerek işaret oluşturulur., ve işareti VE lenerek PİA için TUT işareti oluşturulur. TUT PİA çıkışında tutulacak veri

5 İlkel PİA Bağlantıları ADRES YOLU Bellek- Adres Kod Çözücü TUT 5 Gelişmiş PİA Yazılım yoluyla alıcı ya da verici olarak kullanılabilir. PİA içindeki birimler: İskele: PİA yı çevre birimine bağlar. Her bir biti alıcı ya da verici olarak koşullanabilir. Yönlendirici: İskele kapılarının alıcı ya da verici olarak koşullanmasını sağlar. İskeledeki kapı sayısı kadar bit bulunur. 1 : Kapı verici olarak koşullanır. 0 : Kapı alıcı olarak koşullanır. Durum/Denetim Kütüğü: Durum Kütüğü: El sıkışma bağlantılarını durumunu öğrenmek üzere kullanılır. Denetim Kütüğü: El sıkışma bağlantılarını istenen konuma getirmek üzere kullanılır. 6 Gelişmiş PİA nın İç Yapısı AL I 7 I 6 I 5 I I I I 1 I 0 Kesme İskele Saat K1 Y 7 Y 6 Y 5 Y Y Y Y 1 Y 0 HAZIR Yönlendirici K D 6 D 5 D D D D 1 ONAY Durum/Denetim 7 HAZIR Girişi Çevre biriminin hazır olup olmadığını anlamak için kullanılır. 7. bitin konumuna göre çevre biriminin hazır olup olmadığı anlaşılır: HAZIR BAYRAĞI Etkin durumu 1 Hazır girişinin hangi konumunda çevre biriminin hazır olacağı ve kesme oluşturulacağı denetim kütüğünün D 1 ve bitleri ile belirlenir. Durum/Denetim Kütüğünün içeriği okunarak durum bayrağı sıfırlanır. D 1 Hazır girişinin Kesme çıkışı den 0 a inişinde =1 1 de kalır.kesme üretmez dan 1 e çıkışında =1 1 de kalır.kesme üretmez den 0 a inişinde =1 0 a iner.kesme üretir dan 1 e çıkışında =1 0 a iner.kesme üretir. 8 ONAY Girişi 6. bitin konumuna göre çevre biriminin kendisine gönderilen verileri alıp almadığı anlaşılır. Onay girişinin hangi konumunda çevre biriminin verileri aldığı ve kesme oluşturulacağı denetim kütüğünün D ve D bitleri ile belirlenir. D D Onay girişinin Kesme çıkışı den 0 a inişinde D 6 =1 1 de kalır.kesme üretmez dan 1 e çıkışında D 6 =1 1 de kalır.kesme üretmez den 0 a inişinde D 6 =1 0 a iner.kesme üretir dan 1 e çıkışında D 6 =1 0 a iner.kesme üretir. 9 AL Çıkışı Durum/Denetim Kütüğünün D 5 ve D bitleri AL çıkışını denetlemek için kullanılır. D 5 D AL Çıkışı konumuna getirilir konumuna getirilir 1 0 nin iskeleye yazılmasında sonra 0 olur 1 1 nin iskeleye yazılmasında sonra 1 olur 0 5

6 -Gelişmiş PİA Bağlantısı Örnek-I Bellek- A 0 K1 A 1 K KES Seçici AKÇ Gelişmiş PİA HAZIR ONAY ÇEVRE BİRİMİ AL 8 bit veri yolu, 16 bit adres yolu olan bir mikroişlemciye temel adresi $A0A0 olan gelişmiş bir PIA bağlanmıştır. PIA nın ilk dört kapısına anahtar bağlanmıştır. Bu anahtarların konumuna göre PIA nın son dört kapısına bağlanan LED ler yanacak veya sönecektir. Anahtarların konumu ancak kullanıcı bir butona bastığında okunacak ve LED leri yakacak ve söndürecektir Örnek-I Örnek-I Mikroişlemci/PIA bağlantıları A -A 15 AKÇ A 0 A 1 - HAZIR KES K1 K PİA D 1 D D D D 5 D 6 AL ONAY İSKELE EŞT $A0A0 YÖNLEN EŞT $A0A1 DURDEN EŞT $A0A BAŞLA YÜK A,$F0 YAZ A,YÖNLEN YÜK A,$00 YAZ A,DURDEN GERI YÜK A,<DURDEN> SIN A,$80 DEE GERI YÜK A,<İSKELE> YAZ A,<İSKELE> DAL GERI Örnek-II Örnek-II Bir PİA nın ilk üç kapısına (K0, K1 ve K) üç LED ve K6 ve K7 kapılarına iki canlı ve bir orta ucu olan bir anahtar (anahtar şekilde gösterilmiştir) bağlanacaktır. Bu anahtar, bir anda ya K6 yı ya da K7 yi toprağa bağlayacaktır. a) Anlatılan donanımı dikkatlice çiziniz. (PİA, Anahtar, direnç ve LED leri kapsayacak) b) Anahtar, K6 yı toprağa bağladığı zaman, K0 a bağlı olan LED yanacak, 0,5 s sonra K1 e bağlı olan LED ve 0,5 s sonra K ye bağlı olan LED yanacak. 0,5 s sonra tüm LED ler sönecek. Anahtar, K7 yi toprağa bağladığı zaman, K ye bağlı olan LED yanacak, 0,5 s sonra K1 e bağlı olan LED ve 0,5 s sonra K0 a bağlı olan LED yanacak. 0,5 s sonra tüm LED ler sönecek. Bu işlemleri yapmak için gerekli olan yazılımı örnek dilinde yazınız. D 1 D D D D 5 D

7 Örnek-II Örnek-II BAŞLA YÜK YG,$FFFF ALT KOŞUL SİL E GERI YÜK A,<İSKELE> SIN A,$80 DEE K7 SIN A,$0 DEE K6 DAL GERİ K7 YÜK B,$0 YÜK A,$0 TKR1 YAZ A,<İSKELE> ALT GECİK SAĞ A AZT B DED TKR1 ALT SÖN DAL GERİ K6 YÜK B,$0 YÜK A,$FE TKR YAZ A,<İSKELE> ALT GECİK AZT B DED TKR ALT SÖN DAL GERİ KOŞUL YÜK A,$07 YAZ A,<YÖNLEN> YÜK A,$00 YAZ A,<DUR/DEN> DÖN SÖN YÜK A,$FF YAZ A,<İSKELE> DÖN 7 GECİK YÜK SK,$F ( µs) GECİK1 AZT SK ( µs) DED GECİK1 ( µs) YÜK SK,$F GECİK AZT SK DED GECİK DÖN 0,5s= µs = µs Bir çevrimde geçen süre: µs /=1.997 çevrim Tek bir çevrimle yapılamaz 1.997/= 6.98 µs => $F 8 7